Fisica delle particelle

Le tre spettroscopie - di Victor F. Weisskopff - 1968 n. 2

 

Le particelle prodotte negli acceleratori possono essere considerate come uno spettro di stati eccitati che decadono in pochi stati fondamentali. Stati analoghi esistono nelle due spettroscopie piu' antiche.

 


Esperimenti sulla inversione del tempo - di Oliver E. Overseth - 1970 n. 17

 

Dopo la confutazione della simmetria della carica e della parita', sono stati eseguiti esperimenti sulla indifferenza della natura alla direzione del tempo. Non si sono avute dimostrazioni definitive ma la ricerca continua.

 


Particelle piu' veloci della luce - di Gerald Feinberg - 1970 n. 21

 

I tentativi di individuare tali particelle, chiamate tachioni, hanno dato soltanto risultati negativi. Contrariamente a quanto si crede, pero', la loro esistenza non sarebbe in disaccordo con la teoria della relativita'.

 


La struttura del protone e del neutrone - di Henry W. Kendall e Wolfgang K.H. Panofsky - 1971 n. 37

 

Il modo in cui i protoni e i neutroni diffondono gli elettroni di altissima energia fa avanzare l'ipotesi che le particelle "elementari" presentino una struttura interna come se fossero costituite da entita' puntiformi.

 


Esperimenti con fasci di neutrini - di Barry C. Barish - 1973 n. 64

 

Il neutrino fu rivelato per la prima volta 17 anni fa. Gli acceleratori producono oggi intensi fasci di queste particelle per studiare la struttura e le forze di interazione di altre particelle.

 


Le collisioni elettrone-positone - di Alan M. Litke e Richard Wilson - 1974 n. 65

 

Quando un elettrone e la sua particella entrano in collisione, essi possono annichilarsi e dare origine a radiazione o ad altre particelle.  Tali processi vengono  comunemente studiati con fasci di elettroni e positoni.

 


Interazioni di protoni di alta energia - di Ugo Amaldi - 1974 n. 66

 

Due esperienze eseguite presso i nuovi anelli di accumulazione del CERN hanno portato alla scoperta di un fenomeno inatteso: la probabilita' che due protoni di alta energia interasgiscano aumenta al crescere dell'energia.

 


Teorie unificate dell'interazione tra particelle elementari - di Steven Weinberg - 1974 n. 75

 

Per descrivere i fenomeni fisici gli scienziati optano oggi per quattro tipi di interazione: secondo una nuova teoria, sembra che due e forse tre di esse abbiano una fondamentale identita'.

 


La rivelazione di correnti deboli neutre - di David B. Cline, Alfred K. Mann e Carlo Rubbia  - 1975 n. 80

 

La recente scoperta sperimentale di una nuova classe di interazioni tra particelle elementari conferma l'ipotesi di una profonda connessione tra la forza debole e quella elettromagnetica.

 


Modelli a risonanza duale delle particelle elementari - di John H. Schwarz - 1975 n. 82

 

In questo nuovo modello teorico le particelle a interazione forte (adroni) vengono descritte matematicamente come corde senza massa i cui estremi si muovono con la velocita' della luce in uno spazio multidimensionale.

 


L'annichilazione elettrone-positone e le nuove particelle - di Sidney D. Drell - 1975 n. 86

 

Urti di grande energia tra elettroni e positoni danno origine alle inattese particelle scoperte di recente. Esse possono fornire la chiave per comprendere la struttura di particelle gia' note.

 


Quark dotati di colore e sapore - di Sheldon Lee Glashow  - 1976 n. 89

 

Le particelle chiamate quark sono forse le vere particelle elementari. I loro "colori" spiegano perche' esse non si possono osservare libere; per i loro "sapori" si distinguono quattro tipi fondamentali.

 


La ricerca di nuove famiglie di particelle elementari - di David B. Cline, Alfred K. Mann e Carlo Rubbia - 1976 n. 93

 

Negli esperimenti con neutrini di alta energia e' apparsa almeno una particella che non si inserisce in alcuna delle famiglie note. La nuova particella deve rappresentare qualche nuova proprieta' della materia.

 


Il confinamento dei quark - di Yoichiro Nambu - 1977 n. 102

 

Come mai non e' ancora stato possibile osservare queste particelle elementari cosi' importanti? E' probabile che i quark siano trattenuti entro altre particelle da forze inerenti alla loro stessa natura.

 


Particelle fondamentali dotate di incanto - di Roy F. Schwitters - 1978 n. 113

 

La ricerca di particelle dotate di incanto ha costituito un problema per la fisica delle alte energie. Alcune di tali particelle sono state osservate tra i prodotti delle annichilazioni elettrone-positone.

 


La supergravita' e l'unificazione delle leggi della fisica - di Danie Z. Freedman e Peter van Nieuwenhuizen - 1978 n. 116

 

In questa nuova teoria la forza gravitazionale nasce da una simmetria che correla particelle con proprieta' ampiamente differenti. Il risultato finale puo' essere una teoria unificata di tutte le forze fondamentali.

 


Leptoni pesanti - di Martin L. Perl e William T. Kirk - 1978 n. 117

 

La classe di particelle elementari nella quale sono compresi l'elettrone e il muone ha un nuovo membro: il tau. Puo' darsi che sia il primo di una sequenza di leptoni carichi pesanti.

 


La particella ipsilon - di Leon M. Lederman - 1978 n. 124

 

L'inattesa scoperta di questa particella, rivelatasi la piu' pesante, ha suggerito l'introduzione di un nuovo quark pesante, portando da quattro a cinque il numero di queste subparticelle elementari finora mai osservate.

 


Lo spin del protone - di Alan D. Krisch - 1979 n. 131

 

Il risultato della collisione di due protoni dipende dal modo in cui le particelle stanno ruotando. L'effetto osservato in collisioni violente fa ritenere che nel protone vi siano oggetti in rapidissima rotazione.

 


Il modello a sacche del confinamento dei quark - di Kenneth A. Johnson - 1979 n. 133

 

Benche' si manifestino come entita' reali, i quark non sono stati ancora osservati isolatamente, il che potrebbe essere attribuito al loro confinamento entro sacche analoghe alle bolle di un liquido.

 


Il ruolo della gravita' nella teoria dei quanti - di Daniel M. Greenberger e Albert W. Overhauser - 1980 n. 143

 

Un esperimento condotto con  uno speciale strumento, nel quale interferiscono onde neutroniche, ha mostrato che le leggi della teoria dei quanti sono valide in presenza di campi gravitazionali.

 


Le teorie di gauge - di Gerard't Hooft - 1980 n. 144

 

Le quattro forze fondamentali della natura vengono oggi descritte da teorie di questo tipo e le loro proprieta' sono ricavate da simmetrie o da regolarita'  che compaiono nelle leggi fisiche.

 


Una teoria unificata delle particelle e delle forze - di Howard Georgi -  1981 n. 154

 

In un raggio di 10-29 centimetri il mondo puoƬ essere un luogo semplice, con un solo tipo di particelle elementari e una forza importante. se la teoria unificata proposta e' corretta, tutta la materia e' instabile.

 


Il decadimento del protone - di Steven Weinberg - 1981 n. 156

 

Il protone ha una vita media pari ad almeno 1020 volte l'eta' attribuita all'universo, ma le teorie indicano che esso non puo' essere eterno e che tutta la materia ordinaria finira' quindi con il disintegrarsi.

 


Alla ricerca dei bosoni vettori intermedi - di David B. Cline, Carlo Rubbia e Simon van der Meer - 1982 n. 165

 

E' probabile che presto queste particelle pesanti, previste dalla teoria come portatrici della forza nucleare debole, possono venir rivelate fra i frammenti di collisioni tra protoni e antiprotoni.

 


Monopoli magnetici superpesanti - di Richard A. Carrigan, Jr., e W. Trower - 1982 n. 166

 

Una nuova teoria puo' forse spiegare perche' non si siano mai osservati poli magnetici nord e sud isolati: a quanto sembra, tali particelle, oltre che rare, sono troppo pesanti e si muovono troppo lentamente.

 


Reticoli e confinamento dei quark - di Claudio Rebbi - 1983 n. 176

 

La forza tra i quark in una particella come il protone e' stata simulata approssimando la struttura dello spazio-tempo con un reticolo discreto: i risultati suggeriscono perche' non e' possibile isolare un quark libero.

 


La struttura dei quark e dei leptoni - di Haim Harari - 1983 n. 178

 

Non si esclude che quark e leptoni, considerati particelle elementari, siano formati da entita' ancora piu' piccole confinate entro un volume di dimensioni inferiori a un millesimo delle dimensioni del protone.

 


Particelle dotate di bellezza nuda - di Nariman B. Mistry, Ronald A. Poling ed Edward H. Thorndike - 1983 n. 181

 

Il quinto quark, che incorpora il "sapore" chiamato bellezza, e' stato ora visto in combinazione con un antiquark di sapore differente. Viene cosi' evidenziata la bellezza delle nuove particelle composte.

 


Una preferenza degli atomi tra sinistra e destra - di Marie-Anne Bouchiat e Lionel Pottier - 1984 n. 192

 

Le versioni "sinistra" e "destra" di un esperimento atomico non sempre danno luogo a effetti di simmetria speculare: l'asimmetria e' determinata dalla forza debole tra gli elettroni e il nucleo.

 


La ricerca del decadimento del protone - di J. M. LoSecco, Frederick Reines e Daniel Sinclair - 1985 n. 204

 

E' tuttora in corso perche' l'evento non e' stato fin qui osservato, anche se i fisici tengono sotto controllo un rivelatore sotterraneo da 8000 tonnellate in attesa di qualche segnale che confermi che la materia ha durata finita.

 


Il supercollisore a magneti superconduttori - di J. David Jackson, Maury Tigner e Stanley Wojcicki - 1986 n. 213

 

Previsto per il 1995 e 20 volte piu' potente di qualsiasi altro acceleratore attualmente in funzione, consentirebbe di studiare domini di energia sempre piu' elevata e vicini a quelli presenti alle origini dell'universo.

 


E' supersimmetrica la natura? - di Howard E. Haber e Gordon L. Kane - 1986 n. 216

 

La teoria della supersimmetria, la cui validita' i fisici stanno attualmente cercando di verificare, potrebbe costituire il prossimo passo avanti nella ricerca di poche leggi semplici in grado di spiegare la natura della materia.

 


Supercorde - di Michael B. Green - 1986 n. 219

 

Se tutte le particelle elementari vengono trattate come "corde", si giunge a una teoria quantistica coerente che spiega le quattro forze fondamentali della natura e puo' modificare l'attuale concezione dello spazio e del tempo.

 


Il bosone di Higgs - di Martinus J. G. Veltman - 1987 n. 221

 

La ricerca di questa particella, la cui scoperta potrebbe dare coerenza matematica al modello standard, ossia la teoria che descrive le interazioni tra particelle fondamentali, richiede l'impiego di nuovi acceleratori.

 


Un difetto nello specchio cosmico - di Robert K. Adair - 1988 n. 236

 

A quale forza della natura e' dovuta la lieve asimmetria tra materia e antimateria che permette l'esistenza dell'universo cosi' come noi lo conosciamo e senza la quale esso risulterebbe completamente vuoto?

 


Oltre verita' e bellezza: una quarta famiglia di particelle - di David B. Cline - 1988 n. 242

 

Recenti esperimenti con gli acceleratori di particelle e considerazioni cosmologiche indicano l'esistenza di un'altra famiglia di quark e di leptoni oltre alle tre note, ma fanno pensare che non ve ne siano piu' di cinque.

 


Lo Stanford Linear Collider - di John R. Rees - 1989 n. 256

 

Il primo collisore lineare per elettroni-positroni a entrare in funzione permettera' di misurare con eccezionale precisione la massa e la vita media della particella Z0 , uno dei mediatori della forza nucleare debole.

 


L'anello di collisione LEP - di Stephen Myers ed Emilio Picasso - 1990 n. 265

 

Si prevede che questo grande anello di accumulazione elettroni-positroni produrra' milioni di particelle Z0 , consentendo di verificare le attuali teorie di fisica delle particelle e forse anche di scoprire fenomeni del tutto nuovi.

 


Il numero di famiglie della materia - di Gary J. Feldman e Jack Steinberger - 1991 n. 272

 

Dagli esperimenti condotti al CERN e allo SLAC per studiare il decadimento della particella Z0 in collisioni elettrone-positrone e' emerso che nell'universo sono solo tre le famiglie di particelle fondamentali.

 


Il Tevatron - di Leon M. Lederman - 1991 n. 273

 

Questo anello di collisione protoni-antiprotoni, che utilizza magneti superconduttori per l'accelerazione dei fasci, e' oggi la piu' potente fonte di dati esistente al mondo sulle particelle fondamentali della materia.

 


Fotografare le particelle elementari - di Horst Breuker, Hans Drevermann, Christoph Grab, Alphonse A. Rademakers e Howard Stone - 1991 n. 278

 

Come i miliardi di dati prodotti in un secondo dal piu' grande anello di collisione del mondo sono tradotti in immagini di particelle elementari.

 


La metafisica delle particelle - di John Horgan - 1994 n. 308

 

Il blocco del progetto per la costruzione del Supercollisore a magneti superconduttori fa discutere i fisici su come proseguire (o addirittura se proseguire) la ricerca di una teoria unificata della natura.

 


L'alternativa di Bohm alla meccanica quantistica - di David Z. Albert - 1994 n. 311

 

Ignorata per quasi quarant'anni, questa teoria mette in dubbio l'immagine probabilistica e soggettivistica della realta' che emerge dalla interpretazione ortodossa della meccanica quantistica.

 


Nuove tecniche per la fisica delle alte energie - di David B. Cline - 1994 n. 315

 

Lo studio delle interazioni proibite secondo il modello standard della fisica delle particelle consente verifiche della supersimmetria e di altre importanti teorie senza l'ausilio di acceleratori piu' potenti degli attuali.

 


Il calcolatore nello studio dei quark - di Donald H. Weingarten - 1996 n. 332

 

Anni di calcoli hanno contribuito a confermare la teoria dei quark e, sfruttandone i principi, hanno anche consentito di identificare una nuova particella.

 


Modelli a quark e QCD - di Giacomo Morpurgo - 1996 n. 337

 

Sebbene la teoria esatta, la QCD, sia assai complicata, un modello semplice della struttura a quark dei protoni spiega bene molte loro proprieta'. Dopo trent'anni se ne capisce la ragione, anch'essa assai semplice.

 


La scoperta del quark Top - di Giorgio Bellettini - 1997 n. 349

 

La scoperta dell'ultimo quark previsto dal modello standard ha completato il quadro delle particelle elementari che, secondo la piu' accreditata teoria, compongono la materia.

 


Atomi esotici e antiatomi - di Evandro Lodi Rizzini, Luca Venturelli e Aldo Zenoni - 1998 n. 359

 

L'intrappolamento per tempi lunghi di atomi di anti-idrogeno, gia' osservati presso i laboratori del CERN di Ginevra, consentira' di indagare le simmetrie piu' profonde della natura.

 


Le glueball - di Frank E. Close e Philip R. Page - 1999 n. 366

 

I gluoni, che tengono uniti i quark a formare protoni e neutroni, possono anche raggrupparsi in globuli puramente gluonici.

 


L'asimmetria tra materia e antimateria - di Helen R. Quinn e Michael S. Witherell - 1999 n. 366

 

Da quest'anno, nuovi acceleratori di particelle cominceranno a cercare eventuali violazioni di una simmetria fondamentale della natura, aprendo spiragli su una fisica amcora ignota.

 


Un piccolo big bang - di Madhusree Mukeerjee - 1999 n. 369

 

Un nuovo acceleratore a fasci incrociati produrra' presto materia densa e calda come quella dell'universo primordiale.

 


La fisica di dafne - di Paolo Franzini, Paula J. Franzini e Juliet Lee-Franzini - 1999 n. 370

 

La prima "fabbrica" di particelle, costruita a Frascati, permettera' lo studio delle simmetrie fondamentali della natura con precisione e dettagli finora irraggiungibili.

 


Il mistero dello spin dei nucleoni - di Klaus Rith e Andreas Schafer - 1999 n. 373

 

Una nuova generazione di esperimenti promette di rivelare molti dettagli dell'ancor incerta struttura interna di protoni e neutroni.

 


Alla scoperta della massa del neutrino - di Edward Kearns, Takaaki Kajita e YojiTotsuka - 1999 n. 374

 

Un gigantesco rivelatore situato nel cuore del Monte Ikenoyama, in Giappone, ha mostrato la metamorfosi del neutrino in volo, avvalorando fortemente l'ipotesi che queste particelle fantasma siano dotate di massa.

 


Una fisica unificata entro il 2050? - di Steven Weinberg - 1999 n. 376

 

Gli esperimenti al CERN e in altri laboratori dovrebbero permetterci di completare il modello standard della fisica delle particelle, ma una teoria unificata di tutte le forze richiedera' idee radicalmente nuove.

 


Il Large Hadron Collider - di Chris Llewellyn Smith - 2000 n. 385

 

A Ginevra, si costruisce un acceleratore di particelle di potenza e complessita' senza precedenti, per studiare una regione ancora inesplorata della realta'.

 


Piu' veloce della luce? - di Daniela Mugnai - 2001 n. 389

 

Se c'e' una nozione di fisica ben radicata nella mente di tutti e' quella per cui la velocita' della luce rappresenta un limite insuperabile. Ma non e' poi cosi' vero.

 


Dentro la vita del protone - di Robert Klanner - 2001 n. 395

 

Dopo otto anni di vita dell'acceleratore Hera di Amburgo - una sorta di "supermicroscopio elettronico" - il quadro generale della struttura del protone e delle forze fondamentali si e' ampliato considerevolmente.

 


La violazione diretta di CP - di Italo Mannelli - 2001 n. 400

 

Ingrediente indispensabile ma finora elusivo, della teoria standard delle interazioni fondamentali.

 


Rivelare la supersimmetria - di Jan Jolie - 2002 n. 409

 

Uno strano, elusivo fenomeno chiamato supersimmetria, ipotizzato per la fisica delle particelle elementari, e' stato ora identificato in nuclei di platino e oro.

 


La fisica, oltre il modello standard - di Gordon Kane - 2003 n. 419

 

La teoria fondamentale della fisica delle particelle si trova in un momento cruciale della sua storia: e' all'apice del suo successo e nello stesso tempo in procinto di essere superata.

 


Il futuro della teoria delle stringhe - di Brian Green - 2003 n. 424

 

Una conversazione con Brian Green - La differenza tra fare una grande scoperta e non farla, spesso, puo' consistere in un piccolo elemento di percezione.

 


L'origine della materia - di James M. Cline - 2004 n. 430

 

Perche' la materia ha prevalso sull'antimateria, nella formazione dell'universo? A questa domanda la fisica non sa ancora dare una risposta.

 


Il mistero della massa - di Gordon Kane - 2005 n. 446

 

I fisici sono a caccia di una particella sfuggente, il bosone di Higgs. Trovarla ci aiuterebbe ad avere una comprensione piu' completa di come funziona l'universo.

 


L'universo dei neutrini - di Alessandro Melchiorri e Roberto Trotta - 2005 n. 448

 

Proposta negli anni trenta per spiegare il decadimento radioattivo, la piu' sfuggente della particelle nasconde i piu' intimi segreti sulla struttura dell'universo. Ma nuovi esperimenti potrebbero riservarci qualche sorpresa.

 


L'illusione della gravita' - di Juan Maldacena - 2006 n. 449

 

La forza di gravita' e una delle tre dimensioni dello spazio potrebbero essere illusioni generate da particolari interazioni tra particelle e campi che avvengono in un universo a due dimensioni.

 


Acceleratori al plasma - di Chandrashekhar Joshi - 2006 n. 453

 

Una nuova tecnica per costruire acceleratori di particelle sfruttando lo stato ionizzato della materia promette di aprire la strada a un gran numero di applicazioni, dallo studio dei materiali alla cura di alcuni tipi di tumore.

 


Dal CERN al Gran Sasso - di Alberto Guglielmi e Paola R. Sala - 2006 n. 454

 

Sta per partire l'esperimento CNGS, che portera' un fascio di neutrini dal laboratorio europeo di Ginevra ai rivelatori dell'INFN sotto il Gran Sasso, per confermare l'oscillazione tra le diverse famiglie di queste particelle.

 


La teoria delle stringhe e' scienza? - di Peter Woit - 2007 n. 466

 

Considerata da molti la migliore candidata per unificare le forze della natura, finora non ha predetto un solo risultato sperimentale.

 


Quando abbiamo dovuto uccidere il Re - di Luciano Maiani - 2008 n. 476

 

La decisione di mettere fine alle attivita' del LEP per avviare la costruzione di LHC e' stata dolorosa, ma fondamentale per la leadership europea in fisica delle particelle.

 


La macchina delle scoperte - di Graham P. Collins - 2008 n. 476

 

Grazie a una collaborazione scientifica globale, nel laboratorio europeo del CERN sta per partire il piu' grande esperimento di fisica delle particelle della storia.

 


L'Italia nel Large Hadron Collider - di Roberto Petronzio - 2008 n. 476

 

La macchina che entrera' in funzione al CERN ha molto di italiano, grazie all'eccellenza della nostra fisica di ieri e di oggi e al ruolo dell'Istituto nazionale di fisica nucleare.

 


L'imminente rivoluzione della fisica delle particelle - di Chris Quigg - 2008 n. 476

 

Il modello standard della fisica delle particelle mostra i suoi limiti se messo alla prova a energie oltre la portata degli attuali acceleratori. Ecco perche', a prescindere dalle scoperte che fara', LHC portera' la fisica in nuovi mondi.

 


L'erede di LHC - di Barry Barish, Nicholas Walker e Hitoshi Yamamoto - 2008 n. 476

 

Per proseguire nello studio della fisica delle particelle alle alte energie e' necessario costruire acceleratori per elettroni e positroni piu' potenti di quelli attuali.